Selective area growth of GaN on glass using an AIC seed layer for micro-LED applications

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17F17366
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 宇佐美 徳隆 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20262107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HAINEY, JR. MEL 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-11-10 – 2020-03-31
• Keywords: アルミニウム誘起成長法 / 窒化ガリウム / シリコン

Outline of Annual Research Achievements

ガラス基板上の全面にシリコン多結晶薄膜をアルミニウム誘起成長法により成長させた試料を窒化ガリウム薄膜成長用の基板として用い、高品質窒化ガリウム薄膜の成長条件を確立することを目指して研究を実施した。
研究の第一段階として、アルミニウム誘起成長時の温度を変化させてシリコン多結晶薄膜を成長し、その構造評価を行った。その結果、成長温度に依存して優先成長方位を(100)もしくは(111)に制御できることがわかった。シリコン多結晶が窒化ガリウムの成長に適した(111)配向する成長温度領域においても、成長温度を変化させることで結晶粒方位のゆらぎの量が大きく変化することが電子線後方散乱により明らかとなった。そのため、方位ゆらぎの量が異なる二種類の基板上に、有機金属気相成長法により同一の成長条件で窒化ガリウム薄膜を成長し、結晶性について比較を行った。いずれの試料においても窒化ガリウムはc軸配向して成長したが、その結晶性は大きく異なった。下地のシリコン多結晶薄膜の方位ゆらぎが小さい試料においては、エックス線ロッキングカーブの半値幅が約1.6°と参照試料の約1/3となり、また表面平坦性も優れていた。この半値幅の値は、ガラス基板上に成長した窒化ガリウム薄膜としては、極めて狭い値であり、高い品質の薄膜結晶が得られたことを示している。二次元島状成長した窒化ガリウム結晶が不連続であり基板全面を覆わないという課題が明らかとなったが、窒化ガリウム薄膜の膜厚を増加させることにより、全面被覆が可能であると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究開始後4ヶ月程度の短期間において高品質窒化ガリウム薄膜をアルミニウム誘起成長法により作製したシリコン多結晶薄膜上に成長可能であることを実証したことは研究がおおむね順調に進展していることを示している。

Strategy for Future Research Activity

今後は、約1cm×1cm以上の比較的大面積基板の全面を被覆する窒化ガリウム薄膜の成長と、発光ダイオードへの応用の実証を目指す。これまで窒化ガリウムの成長時間は、40分で固定していたが、より長い成長時間で成長を行うことで、全面を被覆することが見込まれる。発光ダイオードの作製については、名古屋大学が保有する標準的なデバイス製造プロセスを当面は適用する。